Variabilidad y Cambio Climático

Alfredo Ruiz BarradasUniversity of Maryland College Park

Xalapa, Ver.Julio 19, 20101

alfredo@atmos.umd.edu

Ciclo de Conferencias:Cambio Climático y Hábitat

Facultad de Instrumentación Electrónica y Ciencias Atmosféricas y

el Programa de Estudios deCambio Climático

Hablaremos Sobre:

•El Sitema Climático

•Diferencias entre Tiempo y Clima•La importancia del Sol•Los factores del clima

•Variabilidad del Clima•Forzamientos Externos•Procesos Internos

•Cambio Climático Antropogénico•Influencia del hombre sobre la atmósfera•Impacto global

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El Sistema Climático

Cambios en los componentes del sistema inducen cambios en el clima 3

4

El Ciclo del Agua

El agua es vital para nuestras sociedades

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¿Que es el Clima?Los aspectos que varian lentamente en el sistema climático. Dichos aspectos se establecen a través de promedios mensuales, estacionales o anuales y de su variabilidad….AMS

Tem

pera

tura

(°C)

Prec

ipita

ción

(mm

)

Max. T. (34°C)

Min. T. (21°C)

Precip. (110 mm)

Julio en DC:

¿Que es el Tiempo?Las condiciones atmosféricas en un momento dado,incluyendo temperatura, precipitatción, viento, y humedad.

Hoy 19 de julio en DC:

Precip. (? mm) Max. T. (34°C) Min. T. (24°C)

Promedio de 30 años

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¿Que es el Clima?

Tem

pera

tura

(°C)

Max. T. (28°C) Min. T. (15°C)Precip. (210 mm)

Julio en Xalapa:

Hoy 19 de julio en Xalapa:

Precip. (? mm) Max. T. (25°C) Min. T. (15°C)

Promedio de 10 años (SMN)

Prec

ipita

ción

(mm

)

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El Sol: Conductor del Clima

Fuente: http://blog.unab.cl/psalucci/?p=5

• La luminosidad del Sol es practicamente constante.• La órbita de la Tierra alrededor del Sol, y la inclinación del eje de rotación respecto al plano de la orbita determinan la distribución de la radiación que llega a la superficie del planeta y asi las estaciones.• Cambios en la órbita de la Tierra y la inclinación del eje pueden forzar cambios en la distribución de la radiación que llega a la superficie del planeta y asi cambios en las estaciones y el clima.

8

¿Que factores nos dan la variedad de climas?

Sin embargo, en general el clima se modifica por los siguientes factores:

1. Latitud.2. Altitud.3. Distribución de masas de agua y tierra.4. Montañas y cordilleras. 5. Corrientes marinas.

Zona Fria

Zona Fria

Zona Templada

Zona Templada

Zona Cálida

Fuente: http://www.citi.pt/citi_2005_trabs/antonio_carvalho/Climas.htm

Si solo la latitud determinara el clima, unicamente tendríamos las siguientes zonas climáticas:

Los cuales nos dan una variedad de climas:

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Clasificación Climática de Koeppen

Usando temperatura, precipitación y tipo de vegetación… originalmente en 1884

Escalas de la Variabilidad Climática

El Clima varía desde escalas sub-estacionales hasta las de siglos y milenios:

1 mes 1 estación3 años 7 años

30 años 100 años

SequíasInundaciones

Oscilación de Madden-Julian

El Niño/La NiñaSequias

Variabilidad SolarCirculación Profunda del Océano

Variabilidad Decenal (Pac. y Atl.)

Gases de Efecto Invernadero

Interanual Decenal-Centurias-MileniosA corto plazoSub-estacional a inter-estacional

(Variabilidad natural que los modelos aspiran a simular)

10

11

Variabilidad y Cambio Climático

Variabilidad Climática:Variaciones temporales de las variables climáticas respecto un estado medio (i.e., anomalías) y no atribuibles a las actividades humanas.

Cambio Climático:Cambio sistemático de las variables climáticas mantenido por decadas o periodos mayores.

Natural o antropogénico los efectos en nuestras sociedades pueden ser devastadores

Inundaciones Sequías Olas de Frio/Calor

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El Clima Puede Cambiar Debido a:

1)Forzamientos Externos: Ocurren fuera del sistema y debido a • Variabilidad Solar • Variaciones Orbitales• Actividad Volcánica• Cambios Antropogénicos (gases y aerosoles, deforestación, etc.)

2) Procesos Internos: Dentro del sistema, y debido a cambios en• Atmósfera• Océanos• Criosfera

Cambios en el Clima debido a Cambios en:

•Energia del Sol que llega a la Tierra

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•~1367W/m2 a la distancia media entre la Tierra y el Sol

•Varía ~0.1% (1.5W/m2) entre picos de actividad de las manchas solares•Efecto despreciable en la variabilidad climática (<0.1°C) a escalas de tiempo no astronómicas.

NAS

A: h

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87

Las llamaradas solares:• originadas por repentinas explosiones de ondas magnéticas,• liberan particulas cargadas (electrones) que no tienen efecto sobre el clima terrestre pero si sobre los sistemas de comunicacion y redes electricas.

Cambios en el Clima debido a Cambios en:

Forma de la órbita: Circular a eliptica100,000 años

Inclinación del Eje: 23.5°: 21.5°-24.5° 41,000 años

Precesión: trompo26,000 años

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•Orbita de la Tierra e Inclinación del Eje que alteran la radiación solar recibida por la Tierra

Ciclos de Milankovitch y las Edades de HieloCiclo anual alterado:

• La radiación en verano decrece mas alla de lo normal y la nieve no se derrite.• La radiación en invierno aumenta mas alla de lo normal. La temperatura del aire aumenta y

retiene mas humedad de lo normal. En latitudes altas, a pesar del aumento en lastemperaturas, estas siguen por debajo del punto de congelación y permitenmayor acumulación de nieve.• Con el tiempo, la capa de hielo crece y se extiende.

Cambios en el Clima debido a Cambios en:

Bioxido de Carbono

Metano

Temperatura

Insolación a 65°NCiclos de Milankovicth

Presente 200,000años

400,000años

Vostok, Antartica Cilindro de Hielo

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Ciclos de Milankovitch y las Edades de Hielo

Burbujas de Aire (conteniendo información

sobre la composición de la atmósfera)

Aire atrapado en cilindros de hielo permite recolectar muestras de gases de epocas pasadas, como en Vostok, Antartica:

Edades de Hielo

Eras Interglaciales

Cambios en el Clima debido a Cambios en:

•Distribución de las Placas Tectonicas

Clima seco y árido en el interior de Pangea

•Erupciones Volcánicas

• AgungIndonesia, 1963• Chichón

Mexico, 1982• Pinatubo

Filipinas, 1991Dioxido de SulfuroEfecto: Enfriamiento

Dioxido de CarbonoEfecto: Calentamineto

Alteran la distribución oceano/continente

Inyectan gases de efecto invernadero y aerosoles

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Erupciones a partir de las cuales se registró

descenso de la temperatura global

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Variabilidad Natural del Clima

La variabilidad natural del clima incluye fenómenos varios que impactan el clima a escalas regionales y globales. Algunos ejemplos de esosfenómenos son:

•El Niño – Oscilación del Sur (ENSO por sus siglas en inglés)

•Oscilación del Artico (AO por sus siglas en inglés)

•Oscilación Multidecadal del Atlántico (AMO por sus siglas en inglés)

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Variabilidad Natural del Clima

La Niña

Precipitación Temperatura

ENE

ABR

JUL

OCT

La Niña se caracteriza por el enfriamiento de las aguas

del Pacífico ecuatorial

Impacto sobre Norteamérica

Fuen

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Verde/Café representan LLUVIA por arriba/debajo de lo normal

Rojo/Azul representan TEMPERATURApor arriba/debajo de lo normal

Dede Junio La Niña empieza a hacerse presente…

19

Variabilidad Natural del Clima

Oscilación del Artico(Fase positiva)

Precipitación Temperatura

ENE

ABR

JUL

OCT

En su fase positiva se caracteriza por el aumento de la presión en las latitudes

medias (alrededor de 45°N) desplazando tormentas hacia el norte .

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1

Impacto sobre Norteamérica

Rojo/Azul representan TEMPERATURApor arriba/debajo de lo normal

Verde/Café representan LLUVIA por arriba/debajo de lo normal

20

Variabilidad Natural del ClimaOscilación Multidecadal del Atlántico

Precipitación Temperatura

Tendencia Positivade la Temperaturadel Atlántico Norte!!

En su fase positiva se caracteriza por el calentamiento de las aguas del Atlántico Norte.

Verde/Café representan LLUVIA por arriba/debajo de lo normal

Rojo/Azul representan TEMPERATURApor arriba/debajo de lo normal

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Variabilidad Natural del Clima La evolución del hombre, desde su separación de otras especies como el surgimiento y desaparición de distintas civilizaciones, se ha asociado a variabilidad y cambios naturales del clima.

• Otro ejemplo es el pico y desaparicion de la civilización moche en Perú esta estrechamente ligado a eventos de El Niño – La Niña en el Pacífico equatorial. Algunas ligas interesantes:

De la Administración Nacional del Océano y la Atmósfera (NOAA).Del Museo Chileno de Arte Precolombino.

• Por ejemplo, la teoria de que el hombre es producto del cambio climatico. El aumento en el tamaño del cerebro y la aparición de herramientas corresponde a periodos de cambiosrápidos en el clima a los culaes el hombre se tenia que adaptar operecer. Un par de ligas interesantes son las siguientes:

De la Radio Pública Nacional.Del programa NOVA de la televisión pública (PBS): Becoming Human, Part 1.

Chip Clark, Jim DiLoreto, & Don HurlbertSmithsonian Institution

Museo Chileno de Arte Precolombino

1902-1999

1950-1999

EMEXN

EMEXS

Desviación estándar (variabilidad)

de la lluvia en el verano

EMEXN: 100°-97°W, 20°-24°N

EMEXS: 97°-94°W, 17°-20°N

22

Variabilidad del Clima en Veracruz

Norte de Veracruz (EMEXN)Sur de Veracruz (EMEXS)

EMEXN & EMEXScorrelación = 0.63(0.59 , 1950-99)

Fuerte señal a escalas Interdacadales

Climatologia Mensual Anomalias Estacionalesde la Lluvia:

Lo que dicen los registros de lluvia…

23

24

•La variabilidad natural comprende un amplioespectro de escalas temporales.

•No se entiende completamemente todavia.

•La AMO puede estar interfiriendo en las estimaciones actuales de la tendecia de latemperatura.

Conclusiones (1/2)

25

Que evidencia se tiene de que el hombre esta alterando el planeta?

Primordialmente, y aparte de la deforestación de los bosques y selvas,las actividades humanas han ido alterando la composición de la atmósfera al ir aumentando gases de tipo invernadero (i.e., aquellos que inducen calentamiento del planeta) desde la revolución industrial.

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Cambio Climático AntropogénicoDioxido de Carbono en Mauna Loa, HI

Hay otra evidencia de que los humanos estamosalterando la composición de la atmósfera?

Indicadores de la Influencia Humana en la Atmósfera en la Era Industrial

Dioxido de Carbono

Metano

Oxido Nitroso

Dioxido de Sulfuro

Concentraciones de:

27Todos ellos aumentan a partir de la revolución industrial

Fuente:

28

Variaciones de la Temperatura de la Tierra

Global: en los pasados 140 años

Hemisferio Norte: en los pasados 1000 años

Tendencia en laTemperatura en el mismo periodoque la AMO!!

Climatologia 1961-1990

Fuente:

29

El Impacto de la AMO en la temperatura global

• No es notable para todo el siglo XX:

• Pero en los ultimos 30 años hace que la tendencia aumente de 0.26°C/decada a 0.30°C/decada :

Anom

alia

s de

Tem

pera

tura

(°C)

Anom

alia

s de

Tem

pera

tura

(°C)

30

Tendencias de la Temperature 1976-2000

Fuente:

31

Tendencias de la Precipitación 1900-2000

Fuente:

Emisiones y ConcentracionesGases de efecto invernadero

Aerosoles

Cambio ClimáticoAumento de temperaturaAumento del nivel del marCambio en la precipitacion

Sequias e inundaciones

Cambio Climático

Impacto en Ecosistemas y HumanosSuministros de agua y comida

Recursos naturalesEcosistemas y biodiversidad

Asentamientos humanosSalud

¿Desarrollo?Crecimiento económico

TecnologíaPoblación

(Buen ) Gobierno

A d a p t a c i ó n

A d

a p

t a

c i

ó n

M i t i g a c i ó n

32

Fuente:

33

Conclusiones (2/2)

•El calentamiento global es consecuencia de las actividades del hombre.

•Sin embargo, variabilidad natural del sistema climático esta interfiriendo en las estimaciones de la tendencia de la temperatura.

•Entendimiento de la variabilidad natural del clima es de vital importancia para mejorar simulaciones y proyecciones del clima presente y futuro.

34

Gracias